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HD 4850 Kühlen und Übertakten


Einleitung

In diesem Artikel beschäftigen wir uns etwas eingehender mit der kürzlich getesteten HD 4850 Grafikkarte von Club3D. Im Test ergab sich, dass der Originalkühler nicht ausreichte und die Grafikkarte teilweise gefährlich hohe Temperaturen erreichte. Daher testen wir diverse Möglichkeiten, die Kühlung zu verbessern. Außerdem schrauben wir an der Leistung der Grafikkarte, suchen im Overclocking-Teil nach den maximalen Taktraten und überprüfen, wie sich dies auf die Benchmark- und Spieleleistung auswirkt.

Kühlung

Bevor wir überhaupt daran denken können die Taktraten der Club3D HD 4850 anzuheben, müssen wir uns zunächst um die Temperaturen kümmern. Mit dem Standardkühler wird die Karte schlichtweg zu heiß. Die Temperaturen stiegen in unseren Benchmark-Tests bis auf 90 Grad Celsius, wodurch es zu Problemen mit der Bildwiedergabe kam: Die Framerate stockte und es schien, als ob die Karte die Takte drosselte, bevor der Lüfter auf 100% aufdrehte.
Der erste Schritt bestand darin für mehr Frischluft zu sorgen. An der Seitenwand des Cooler Master RC-690, in dem unser Testsystem haust, brachten wir zwei zusätzliche Lüfter, einmal 140 Millimeter und einmal 120 Millimeter, an.
Die Seitenwand mit den Lüftern wurde danach nicht standardmäßig angebracht, sondern leicht schief an die Gehäuseseite angelehnt. So war der Luftstrom des oberen Lüfters direkt auf die Oberseite der Platine der Grafikkarte gerichtet, während der untere Lüfter Frischluft in Richtung des Lüfters auf dem Grafikkarten-Kühler schaufelte. Außerdem blieb so das Gehäuse nach wie vor "offen", so dass kein Hitzestau entstehen konnte.

Resultat:
Die Maximaltemperaturen sinken um immerhin fünf Grad Celsius. Dies macht ein störungsfreies Benchen der Karte möglich, solange die Zimmertemperatur nicht zu weit ansteigt.
Da die so erreichten Temperaturen noch immer nicht zufriedenstellend sind, machen wir uns nun an die Demontage des Kühlers. Im oberen Bild sind alle Schrauben, die dazu entfernt werden müssen, grün eingekreist.
Die vier hier gezeigten Schrauben sorgen für den Anpressdruck des Kühlers auf den Grafikchip. Um eine asymmetrische Belastung zu vermeiden, werden zwei jeweils diagonal einander gegenüberliegende Schrauben gelöst. Da der Kühler auf einer relativ großen Fläche an der Oberseite der Karte aufliegt, ist das Risiko eines ungleichen Anpressdrucks zwar sehr gering, aber wir wollen trotzdem auf der sicheren Seite sein.

Kühlung, Teil 2
Hier sehen wir den abmontierten Kühler nebst blanker Grafikkarte.
Wir verwenden das ArctiClean Reinigungskit, um die Wärmeleitpaste auf dem Grafikchip sauber zu entfernen. Alternativ eignen sich für die Reinigung die meisten Alkohol-Reiniger wie zum Beispiel Isopropanol, welches an jeder Tankstelle und in Apotheken erhältlich ist.
Wie bereits im Review gezeigt, finden wir nach dem Entfernen der Wärmeleitpaste vom Kühler eine etwas unsauber verarbeitete Kühlfläche vor. Eine solche Schramme, wie sie an der oberen Ecke zu sehen ist, kann sich durchaus negativ auf die Kühlleistung auswirken.
Nun verteilen wir ein wenig Arctic Silver 5 auf der Oberfläche des Grafikprozessors. Wir verwenden dazu einen kleinen Plastikspachtel.
Da der Kontakt zwischen dem Kühler und den Speicherchips beziehungsweise dem Kühler und der Spannungswandler mit Wärmeleitpads stattfindet, können wir hier die Wärmeleitpaste nicht anbringen.
Der Kühler wird nun wieder aufgesetzt und mit den Schrauben befestigt. Beim Anziehen aller Schrauben ist wiederum darauf zu achten, dass kein ungleicher Druck auf der wertvollen Hardware entsteht.

Resultat:
Mit der neuen Wärmeleitpaste auf dem Grafikchip sinken die Temperaturen um weitere vier Grad Celsius. Das ist nicht schlecht, weist aber darauf hin, dass bereits im Originalzustand nicht all zu billige Paste verwendet wurde. Die Maximaltemperatur liegt nun mit den zusätzlichen Lüftern in der Seitenwand und dem Arctic Silver 5 bei 81 Grad Celsius, was auch noch etwas Spielraum für heiße Sommertage lässt, aber noch lange nicht für Übertaktungsversuche geeignet ist.

Kühlung, Teil 3
Die nächste Möglichkeit tiefere Temperaturen zu erreichen besteht darin, den Originalkühler zu ersetzen. Wir wählen dazu den bewähren Zalman VF-900Cu, der nicht nur mit guter Kühlung, sondern auch mit leisem Betriebsgeräusch glänzt.
Mal sehen, wie er sich auf der HD 4850 schlägt.
Da der Zalman-Kühler nur den Grafikchip direkt kühlt und andere Teile außen vor lässt, kommen auch passive Kühlkörper zum Einsatz. Die blaue Färbung dieser Kühlkörper von Zalman werden auf der knallroten Platine der HD 4850 zwar nicht gut aussehen, aber ihre eigentliche Aufgabe hoffentlich gut verrichten.
Die kleineren Kühlkörper, von denen acht Stück zum Lieferumfang des VF-900 gehören, werden auf die Speicherchips gesetzt. Die Kühlkörper werden mit selbstklebenden Wärmeleitpads befestigt.
Zwei der grösseren Kühlkörper setzen wir auf die Spannungswandler. Je einer davon deckt fast perfekt vier Spanungswandler ab.
Die Bohrlöcher um den Grafikprozessor der HD 4850 haben einen diagonalen Abstand von 75 Millimetern. Deshalb werden die Abstandhalter in die äußersten Gewinde des Zalman-Kühlers geschraubt.
Die kleinen Gummipuffer aus dem Lieferumfang des VF-900 werden als nächstes angebracht.

VF-900, Teil 2
Nachdem wir auf dem Grafikchip das Arctic Silver 5 neu aufgetragen haben, setzen wir nun die Grafikkarte mit der Rückseite nach oben auf den liegenden Kühler auf, so dass die Schrauben des Kühlers durch die Bohrlöcher auf der Platine ragen. Danach bringen wird die transparenten Unterlegscheiben an.
Nun werden die Muttern mit den Sprungfedern versehen und aufgeschraubt. Zuerst schrauben wir alle vier Muttern nur so weit auf, bis sie an den Gewinden greifen, ziehen sie aber noch nicht ganz an. Danach werden immer zwei diagonal gegenüberliegende Schrauben angezogen, um wiederum ungleichen Anpressdruck zu vermeiden.
Die Schrauben können bis zum Anschlag angezogen werden, allerdings ist ein Kraftaufwand beim Anziehen der Muttern weder notwendig noch empfehlenswert.
So sieht das schöne Stück nach dem Umbau aus. Der Lüfter des VF-900 lässt sich über eine mitgelieferte Lüftersteuerung regulieren.

Resultat:
Auch ohne die Zusätzlichen Lüfter in der Seitenwand sind die Temperaturen nun sehr gut. Bei der niedrigsten Drehzahl steigen die Temperaturen nun auf maximal 64 Grad Celsius an, was weniger als die Idle-Temperatur mit dem Original-Kühler ist. Wird der Lüfter maximal aufgedreht, steigen die Temperaturen nicht über 57 Grad Celsius an - ein Wert, der die Original-Kühlung um satte 33 Grad unterbietet.
Die Spannungswandler verfügen nicht über einen Temperatursensor, daher konnten wir keine genauen Messungen der Temperaturen machen. Unter Last erwärmen sich die Kühlkörper spürbar, werden aber nicht annähernd so heiß wie der Original-Kühlkörper, an dem man sich die Finger verbrennen konnte.
Ein möglicher Nachteil des VF-900 ist der zusätzliche Platzbedarf: Der Kühler blockiert einen Steckplatz und sollte im Idealfall noch einen weiteren, freien Steckplatz unter sich haben, damit die Luftzufuhr ungehindert bleibt.

Overclocking

Nun, da wir sehr gute Temperaturen erreichen konnten, geht es an das Übertakten der Karte. Dabei unterstützen uns folgende Tools bei der Suche nach dem Maximaltakt:
ATi Overdrive
Dieses Tool ist im Catalyst Control Center enthalten und erlaubt uns, Chiptakt und Speichertakt manuell anzuheben.
HWmonitor
Der HWmonitor liest sämtliche Sensoren aus, die er im System aufspüren kann. Bei den Temperaturen werden neben dem Momentanwert auch der Minimal- und Maximalwert angegeben.
PT Boats Benchmark
Der PT Boats Benchmark ist besonders anfällig auf Artefakte, wenn die Karte über ihre Grenzen gestoßen wird. Damit lässt sich schnell erkennen, ob ein gewählter Takt zu hoch ist, oder noch mehr drin liegt.
Crysis Benchmark Tool
Das Crysis Benchmark Tool ist sehr einfach zu bedienen und ermöglicht ein automatisches Abspulen von Crysis-Szenen mit verschiedenen, vorgegebenen Einstellungen. Mit diesem Tool machen wir intensivere Stabilitätstests.
3DMark06 und 3DMark Vantage
Auch diese beiden Benchmarks eignen sich zum Testen der Stabilität. Übersteht die Grafikkarte mehrere Durchläufe fehlerfrei und mit guten Temperaturen, lässt sich der gewählte Takt als stabil bezeichnen.
Außerdem eignen sich die genannten Benchmarks natürlich auch zur Messung der Leistung, die durch das Übertakten gewonnen wird.

Overclocking, Teil 2

Die Original-Taktraten der HD 4850 sind Chiptakt: 625 MHz und Speichertakt: 993 MHz (= 1,98 GHz Realtakt). Wir wählten die "Top Down"-Methode, um einen stabilen Maximaltakt zu finden. Dabei wird zuerst beim Chiptakt eine Frequenz eingestellt, die schätzungsweise knapp über dem möglichen Maximum liegt.

Als erstes heben wir den Chiptakt auf 700 MHz an. Wie erwartet, führt dies zu Bildstörungen im PT Boats Benchmark. Wir senken den Takt auf 670 MHz und stellen abermals Bildstörungen fest. Wir senken weiter auf 660 MHz, was einen fehlerfreien Durchlauf im PT Boats ermöglicht. Auch der Crysis-Benchmark läuft ohne Probleme. Ein Anheben des Taktes auf 665 MHz führt wieder zu vereinzelten Bildartefakten und so kommen wir zum Schluss, dass 660 MHz für unser Modell der stabile Maximaltakt ist.

Beim Speichertakt wiederholen wird das selbe Prozedere und erreichen einen Maximaltakt von 1105 MHz bzw. 2,21 GHz Realtakt.

Mehrere Durchläufe aller Benchmarks bestätigen die Einstellungen als stabil.


Das Testsystem

- Intel Core2Quad Q6600, leicht übertaktet auf 2,8GHz
- 2x2GB OCZ Gold Edition RAM, DDR2-800, CL5
- Asus P5KC Mainboard
- Western Digital Caviar 320GB HD, 7200rpm
- be quiet! Dark Power Pro 550W

Die Karte wurde mit dem neuesten, zum Testzeitpunkt erhältlichen Treiber (8.6 inkl. Hotfix) getestet.


Benchmarks

Nun wollen wir uns ansehen, wie sich die höheren Taktraten auf die Benchmarkergebnisse auswirkt.
3DMark06



3DMark06 verzeichnet eine Steigerung von immerhin 389 Punkten. Dies entspricht einer Steigerung von etwa 3 Prozent. Naja...


3DMark Vantage

Performance



3DMark Vantage ist weniger stark durch die CPU unseres Testsystems limitiert. Es belohnt unsere Übertaktung mit 570 zusätzlichen Punken, was einer Steigerung von immerhin 8,5 Prozent entspricht.


GPU Score



Der GPU-Score im Performance-Preset des 3DMark Vantage steigt nach dem Übertakten um 628 Punkte oder 10,3 Prozent an.


Crysis

DirectX 9, HiRes



Crysis mit allen Einstellungen auf "High" und der Auflösung von 1900x1200 Bildpunkten gibt nur knapp zwei Frames pro Sekunde mehr her, nachdem wir die Taktraten angehoben haben. Trotzdem entspricht das einer Steigerung von immerhin 6,4 Prozent.


DirectX 9, HiRes, 8xAA



Schalten wir dem Benchmark achtfache Kantenglättung hinzu, sinkt die Wiedergabe mit Standardtakt auf 20 Frames pro Sekunde ab. Nach dem Übertakten erreichen wir durchschnittlich 1,6 Frames oder 8 Prozent mehr.


Company of Heroes



Company of Heroes testen wir mit dem Patch 1.71 unter DirectX 10. Die Auflösung beträgt 1920x1200 Bildpunkte und sämtliche Settings sind auf das Maximum gestellt. Dazu wählen wir 8xAA.
Nach dem Übertakten steigt die Framerate um 9,8 Prozent an.
Temperaturen, Lautstärke und Stromverbrauch

Hier nochmals eine Zusammenfassung der gemessenen Temperaturen:



Mit erhöhten Taktraten stieg die maximale Temperatur um 6 Grad Celsius auf immer noch sehr gute 63 Grad Celsius.
Vor dem Austausch des Kühlers brachte der Austausch der Wärmeleitpaste und die zusätzliche Belüftung der Karte die maximale Temperatur nur auf knapp akzeptable 81 Grad Celsius herunter.

Die Lautstärke des Lüfters am VF-900 ist trotz der exzellenten Kühlleistung sehr angenehm. Bei niedrigster Drehzahl ist er kaum hörbar und selbst bei maximaler Drehzahl wird er von unseren Gehäuselüftern übertönt.




Wir messen den Stromverbrauch des gesamten Systems. Im Desktop-Betrieb ist der Stromverbrauch unabhängig von der Übertaktung derselbe. Das liegt daran, dass im Desktop-Betrieb immer auf tiefere Taktraten zurückgedrosselt wird. Der im Catalyst eingestellte Takt gilt nur für den 3D-Betrieb. Die höheren Taktraten steigern im Lastbetrieb den Strombedarf der Karte um 17 Watt.

Fazit

Das Austauschen des Kühlers ist ein sehr lohnenswerter Schritt. Hierzu muss aber auch angemerkt werden, dass wir offenbar ein besonders hitzköpfiges Modell erwischt haben. Bei den meisten HD 4850 Grafikkarten scheint die zusätzliche Kühlung nicht zwingend notwendig zu sein, wenn sie auch alle sehr heiß werden.

Von der Übertaktbarkeit der Karte hätten wir uns mehr erhofft. Die gemessene Leistung steigerte sich um durchschnittlich 7,67 Prozent, was nicht miserabel, aber auch nicht berauschend ist. Der 3DMark Vantage belohnt die Übertaktung am deutlichsten, für enthusiastische Benchmarker dürfte sich das Drehen an den Taktraten also allemal lohnen. Natürlich muss bedacht werden, dass die Übertaktbarkeit von Karte zu Karte unterschiedlich ausfallen kann und wer Glück hat, wird sicherlich einen etwas höheren Chiptakt einstellen können.

Wer nicht selber basteln will kann hoffen, dass die Temperaturprobleme der HD 4850 bald erkannt werden und Hersteller auf eigene, bessere Kühler setzen. Sobald das der Fall ist, lohnt sich der Kauf einer HD 4850 erst recht.
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Dieser Artikel wurde von HESmelaugh verfasst.
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